La industria petroquímica de los aromáticos en el siglo XXI. J. M.

Petroquímica
La industria petroquímica de
los aromáticos en el siglo XXI
J. M. López Bahamonde
Jefe de Coordinación Petroquímica. Cepsa
1. Origen y evolución
de los hidrocarburos
aromáticos: el BTX
Lo que en la industria petroquímica se conoce como hidrocarburos
aromáticos, bajo la denominación
de fracción BTX, es un conjunto
de moléculas que podríamos considerar como derivados básicos de
benceno y formado por benceno,
tolueno, orto-xileno, meta-xileno,
para-xileno y etil-benceno.
Desde un punto de vista histórico,
este conjunto de moléculas formaron parte fundamental de la fracción ligera del alquitrán producido
en la destilación seca de la hulla y
recibieron la denominación genérica de aromáticos, constituyendo la
materia prima básica de la industria carboquímica.
Durante la segunda parte del siglo
XIX y hasta los años 40 del siglo
XX, la industria carboquímica, asociada siempre a la siderúrgica, de
donde obtenía fundamentalmente
sus materias primas, experimentó
en Europa y EE.UU. un desarrollo
espectacular.
Hacia finales de los años 40, tiene
lugar en EE.UU. la primera obtención de hidrocarburos aromáticos
procedentes del petróleo al inventarse el reformado catalítico de
naftas; con esta tecnología se buscaba elevar el número de octano
que exigían las gasolinas de aviación. Había nacido la moderna petroquímica basada en naftas del petróleo y procesos catalíticos.
La progresión de la petroquímica es
tan rápida que ya en los años 60 se
asiste a la práctica desaparición, por
conversión de materias primas, de
la antes poderosa industria carboquímica. Actualmente, la petroquímica basada en naftas de petróleo
aporta más del 96% de la produc-
Figura 1. El sector petroquímico de los aromáticos
La industria de los aromáticos,
que se inició con el desarrollo de
la industria siderúrgica, tomó
otra dinámica cuando cambió la
materia prima al petróleo. En
este artículo se muestra el
volumen importante de esta
actividad hoy día, su proyección
al futuro y las últimas fronteras
de su tecnología.
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INGENIERIA QUIMICA
CAPACIDAD
PRODUCCION
% DE UTILIZACION
Kt/año
Kt/año
EE.UU Y CANADA
22.414
18.176
ASIA-PACIFICO
21.127
17.796
84
EUROPA Oc.
13.531
11.235
83
EUROPA Este
8.985
4.454
50
LATINOAMERICA
3.902
3.356
86
ORIENTE MEDIO Y AFRICA
1.781
1.370
77
TOTAL MUNDIAL
71.740
56.387
79
81
Figura 2. Capacidad mundial de producción de BTX
Figura 3. Capacidad mundial de producción por zonas geográficas
ción mundial de B.T.X. y permite
soportar una muy diversificada y en
constante crecimiento industria petroquímica (Figs. 1, 2 y 3).
alimentados con nafta o gases del
petróleo-nafta pirolítica.
2. El reformado catalítico de naftas
en refinerías.
2. Fuentes
suministradoras de BTX
3. La desproporcionación y desalquilación del tolueno.
En los umbrales del siglo XXI, las
fuentes de hidrocarburos BTX son
prácticamente:
La calidad de la carga en los reformados catalíticos y en los crackers
de etileno determinan la producción y concentración del BTX en
el reformado y la nafta pirolítica.
1. Crackers de etileno/ propileno
100
mayo 99
Figura 4.
Reacciones
típicas
Las reacciones básicas involucradas en estos procesos se dan en la
figura 4.
En la figura 5 se ilustran las etapas
básicas del reformado catalítico de
naftas.
En las figuras 6, 7, 8, 9 y 10 se
ilustra la composición básica del
BTX según su origen, así como su
distribución por productos a escala
mundial.
Petroquímica
3. La producción
de BTX en Europa
Occidental
Europa juega un papel muy importante en esta industria con un 20%
de la capacidad mundial instalada,
lo que significa una producción prevista para el 2002 de 18 millones de
t/año y con un crecimiento previsto
del 40% sobre su capacidad actual.
Por otro lado, la capacidad de producción de derivados del BTX en
Europa Occidental alcanza la cifra de
27 millones de t/año, procedentes de
53 empresas. En la figura 11 se dan
los principales productores de BTX y
sus derivados en Europa Occidental.
Figura 5. Reformado catalítico de naftas
4. Evolución
de la tecnología
La tecnología del BTX se puede
considerar madura en los albores
del siglo XXI. No obstante, la mejora constante en catalizadores y la
necesidad de incorporar como materias primas básicas de la petroquímica tanto el gas natural como
fracciones ligeras del petróleo procedente del esquema de refino, como son naftas ligeras C5-C6 así
como GLP (fracción C3-C4), está
dando lugar a futuras tecnologías
que se encuentran en fase de aplicación inicial, de evaluación económica o de investigación básica.
Entre éstas, cabría resaltar:
Figura 6. Composición según las fuentes
- Alquilación: sustitución de ácidos
(CLH, FH, etc.) por resinas intercambiadoras y zeolitas modificadas
(LAB, etil-benceno, cumeno, etc.).
- Tamices/membranas: superación
del equilibrio químico (isomerización, p-xileno, etc.). Sustitución de
la destilación tradicional por adsorciones selectivas (m-xileno,
2,6-dimetil naftaleno, etc.).
- Oxidación directa: obtención del
fenol por oxidación directa del
benceno o del ácido acético por
oxidación directa del n-butano.
- Reformado catalítico: transformación de naftas ligeras a aromáticos.
Figura 7. Producción mundial de benceno por fuentes
- GLP: transformación directa del
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INGENIERIA QUIMICA
GLP a aromáticos (procesos Cyclar
de BP/UOP, aroforming del IFP, etc.).
- Dismutación: conversión selectiva del tolueno a p-xileno y benceno (proceso MSTDP de Mobil).
- Ecología/seguridad: eliminación
de etapas peligrosas en los procesos de fabricación (obtención del
TDI a partir de carbamatos para
eliminar el gas fosgeno).
- Avances tecnológicos en:
Figura 8. Producción mundial de tolueno por fuentes
• Mejora de calidad.
• Reducción de contaminantes.
• Mejora de rendimientos y consumos.
• Mejora de almacenamiento, manipulación y transporte.
5. Futuro de la
petroquímica
de aromáticos
Esta poderosa rama de la petroquímica está experimentando un gran
crecimiento, muy en especial en
los países en desarrollo, Oriente
Medio, Asia e India.
Figura 9. Producción mundial de xilenos por fuentes
La tasa anual de crecimiento, si se
supera la crisis económica que padecen Asía y Japón fundamentalmente, se estima en el 4,3% hasta
el año 2010, casi el doble de la esperada para los productos energéticos. Este fuerte crecimiento se
agudiza en los países emergentes.
No obstante, el gran desarrollo del sector está sometido a duros programas
internacionales para la defensa del medio ambiente (ECETOC, IARC, ECDIN, IRPTC, IPCS, etc.) en la que el
“quinto programa de acción medioambiental” tiene como objetivo reducir el
impacto de esta industria.
(1) Incluye hidrodealquilación, desproporcionación de tolueno y otros procesos de transformación
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Figura 10. Producción mundial de BTX por fuentes
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Figura 11. Productores de BTX en Europa Occidental en el año 2002